达州外国语学校2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份达州外国语学校2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示是课本中交流发电机发电过程的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，为了便于观察，图中只画了一匝线圈，线圈的AB边和CD边分别连接在滑环上，线圈在匀速转动过程中，下列说法正确的是( )
A.转到图甲位置时，通过线圈的磁通量为0，此位置为中性面
B.转到图乙位置时，线圈中电流方向发生改变
C.转到图丙位置时，CD边切割磁感线，产生感应电流方向为
D.转到图丁位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最大
2．如图，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区，若两次拉出的速度之比为，则两次线圈所受外力大小之比为( )
A.B.C.ID.
3．金属导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，金属导体棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流时，金属导体棒ab能在导轨上保持静止。如图所示，它的四个图中标出了四种可能的匀强磁场方向。其中棒ab与导轨之间的摩擦力一定不等于零的图是( )
A.B.
C.D.
4．如图所示，在MNQP所围的区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，质量和电荷量都相等（电性可能不同）的带电粒子a、b，c以不同的速率从O点沿纸面并垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的运动轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力及带电粒子间的相互作用，下列说法中正确的是( )
A.射入磁场时粒子a的速率最小B.粒子a带负电，粒子b、c带正电
C.粒子a在磁场中运动的周期最小D.粒子c在磁场中运动的时间最长
5．2012年11月25日，号称空中“飞鲨”的歼﹣15在我国第一艘航母“辽宁舰”起降一次成功，舰机适配性能良好，图为歼﹣15起飞瞬间，数秒内使战斗机速度在零和数百千米每小时间转换，且滑行距离不超过100米。动力和阻力控制是飞机起降的硬指标。为了提高航空母舰上飞机的起飞速度，人们正研制一种电磁弹射装置，它的基本原理是：将待弹射的飞机挂在导体棒上，导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行导轨上，给导轨通以电流，使飞机和导体棒作为一个载流导体在磁场的作用下沿导轨做加速运动，从而将飞机以某一速度弹射出去。关于这种弹射装置，以下说法中不正确的是( )
A.导体棒中的电流方向是
B.导体棒受到的推动力是安培力
C.改变磁感应强度的大小可改变飞机弹射出时的速度
D.增大导轨中的电流可提高飞机的弹射速度
6．如图圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动下列表述正确的是( )
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a对水平桌面的压力将增大
D.线圈a有扩大的趋势
二、多选题
7．地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直于纸面向里.一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动。由此可以判断( )
A.如果油滴带正电，它是从M点运动到N点
B.如果油滴带正电，它是从N点运动到M点
C.如果水平电场方向向右，油滴是从M点运动到N点
D.如果水平电场方向向右，油滴是从N点运动到M点
8．下图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频交流电源相连。现分别加速氘核（）和氦核（），下列说法正确的是( )
A.它们的最大速度相同
B.它们的最大动能相同
C.两次所接高频交流电源的频率相同
D.仅增大高频交流电源的频率即可增大粒子的最大动能
9．如图所示，电阻不计的光滑金属导轨MN、PQ水平放置，间距为d，两侧接有电阻，阻值均为R，右侧有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、长度也为d的金属杆置于左侧，在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，经时间t到达时撤去恒力F，金属杆在到达NQ之前减速为零，已知金属杆电阻也为R，与导轨始终保持垂直且接触良好，下列说法正确的是( )
A.杆刚进入磁场时速度大小为
B.杆刚进入磁场时电阻两端的电势差大小为
C.整个过程中，流过金属杆的电荷量为
D.整个过程中，电阻上产生的焦耳热为
10．如图所示，光滑的金属导轨分为水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧段导轨的圆心，N为导轨交点。两导轨之间的宽度为0.5m，导轨所在空间存在方向竖直向上，磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场。质量为0.05kg的金属细杆置于轨道上的M处。当在金属细杆内通以电流为2A的恒定电流时，金属细杆沿导轨由静止开始向右运动。已知，金属细杆始终垂直于导轨且与导轨接触良好，OP沿水平方向，取。则( )
A.金属细杆在水平段运动的加速度大小为
B.金属细杆运动至P处时的向心加速度大小为
C.金属细杆运动至P处时的速度大小为0
D.金属细杆运动至P处时对每条导轨的作用力大小均为0.75N
三、实验题
11．如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将_____偏转；（填“向左”“向右”或“不”）
(2)连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是______；
A.插入铁芯B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向左滑动D.断开电键S瞬间
(3)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向_____（填“上”、“下”）：图(3)中的条形磁铁下端为_____极（填“N”、“S”）。
12．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
(1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则_____mm；
(2)在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“______法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内_______。
(3)得到多组与E数据之后，若以E为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以为横坐标。
四、计算题
13．如图所示，匝的矩形线圈abcd，ab边长，ad边长，放在磁感应强度的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴以的转速匀速转动，线圈电阻，外电路电阻，时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：
（1）时感应电流的方向；
（2）感应电动势的瞬时值表达式；
（3）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量.
14．“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点，图示是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑平行水平导轨间距，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。“电磁炮”弹体总质量，所用电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是，不计空气阻力。求：
(1)弹体所受安培力大小；
(2)弹体从静止加速到5km/s，导轨长度的最小值。
15．如图所示，空间有一xOy直角坐标系，其第Ⅰ象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为的粒子从y轴上的P点以某一初速度垂直进入磁场，方向与y轴正方向成角。粒子从x轴上进入匀强电场时，速度方向与x轴负方向也成角，最后从y轴上的Q点垂直y轴飞出电场。已知P点到坐标原点O的距离为d，不计带电粒子的重力。求：
（1）磁感应强度B与电场强度E的大小；
（2）粒子从P点运动到Q点所用的时间t。
（3）粒子在电场中运动的过程动量变化量的大小。
参考答案
1．答案：B
解析：A.转到图甲位置时，磁场与线圈平行，线圈的磁通量为0，中性面为磁通量最大位置，因此甲图不是中性面位置，故A错误；
B.转到图乙位置时，即线圈为中性面位置，此时线圈中电流方向发生改变，故B正确；
C.转到图丙位置时，由右手定则可得，CD边感应电流方向为，故C错误；
D.转到图丁位置时，线网中的磁通量最大，磁通量变化率为零，故D错误。
故选B。
2．答案：B
解析：设线圈匀速拉出磁场区过程，线圈的速度为v，线圈切割磁感线的边长为L，磁感应强度为B，线圈电阻为R，则产生的电动势为
线圈电流为
线圈受到的安培力为
根据受力平衡可得
联立可得
可得两次线圈所受外力大小之比为，B正确，ACD错误；
故选B。
3．答案：B
解析：A.导体棒所受重力和安培力方向如图所示
可知导体棒受到的支持力和摩擦力可能为零，故A不满足题意要求；
B.导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力不可能为零，故B满足题意要求；
C.导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故C不满足题意要求；
D.导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故D不满足题意要求。
故选B。
4．答案：D
解析：A.粒子在磁场中做圆周运动有
即
根据粒子的运动轨迹可知各粒子的轨迹半径大小关系为
各粒子的质量和电荷量都相等，所以粒子c的速率最小，A错误；
B.根据运动轨迹结合左手定则可得粒子a带正电，粒子b、c带负电，B错误；
C.根据公式有
即
各粒子的质量和电荷量都相等，所以各粒子在磁场中运动的周期相同，C错误；
D.根据前面分析各粒子在磁场中运动的周期相同，可知运动轨迹所对应的圆心角越大，运动时间越长，结合图像可知粒子c运动轨迹对应的圆心角最大，所以运动的时间最长，D正确。
故选D。
5．答案：A
解析：A.飞机应向右做加速运动，即飞机及导体棒应受到向右的安培力作用，由左手定则可知，电流的方向应该是从M到N，选项A不正确；
B.导体棒的推力是由于在磁场中通入了电流所致，所以其受到的推力是安培力，选项B正确；
CD.设导体棒的长度为L，导轨的长度为x，受到的阻力为f，导体棒受到的安培力为，其加速度为
飞机弹射出去的速度为
由此可知，改变磁感应强度的大小可以改变飞机弹射出去的速度；增大导轨中的电流可提高飞机的弹射速度，选项CD正确。
本题选不正确的，故选A。
6．答案：C
解析：AB.将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则通电螺线管中的电流变大，产生的磁场变强，线圈a中的磁通量变大，且磁场方向向下，根据楞次定律“增反减同”，能判断出线圈a中产生俯视逆时针方向的感应电流，AB均错误；
C.穿过线圈a中的磁通量变大，根据“来拒去留”可判断螺旋管对线圈有排斥的作用力，所以线圈a对水平桌面的压力将增大，C正确；
D.穿过线圈a中的磁通量变大，根据“增缩减扩”可判断线圈a有缩小的趋势，D错误。
故选C。
7．答案：AD
解析：根据做直线运动的条件和受力情况（如图所示）可知，如果油滴带正电，水平电场的方向只能向左，由左手定则判断可知，油滴的速度从M点到N点，故A正确，B错误；
如果水平电场方向向右，油滴只能带负电，电场力水平向左，由左手定则判断可知，油滴的速度从N点到M点，故C错误，D正确。故选AD。
8．答案：AC
解析：A.设回旋加速器D形盒的半径为R，粒子的最大速度为，根据牛顿第二定律有
解得
因为氘核和氦核的比荷相同，所以它们的最大速度相同，故A正确；
BD.粒子的最大动能为
因为氘核和氦核的不同，所以它们的最大动能不同，且最大动能与高频交流电源的频率无关，仅增大高频交流电源的频率无法增大粒子的最大动能，故BD错误；
C.粒子做匀速圆周运动的周期为
粒子每运动一个周期都被加速两次，而交变电场的方向每个周期改变两次，且粒子每次经过电场都会被加速，所以高频交流电源的周期等于粒子运动的周期，即二者频率相等，因为氘核和氦核的比荷相同，所以两次所接高频交流电源的频率相同，故C正确。
故选AC。
9．答案：AC
解析：A.杆进入磁场之前的加速度
则进入磁场时速度大小为，故A正确；
B.杆刚进入磁场时产生的感应电动势
则电阻两端的电势差大小为，故B错误；
C.金属棒进入磁场后，由动量定理，
解得金属杆的电荷量
故C正确；
D.整个过程中，产生的总焦耳热
则电阻上产生的焦耳热为，故D错误。
故选AC。
10．答案：AD
解析：A.在水平段运动时，安培力提供加速度，由牛顿第二定律可知
解得，故A正确；
BC.由于导轨光滑，在整个运动过程中由动能定理可得
解得
由向心加速度计算公式可得，故BC错误；
D.假设P点时每条轨道对细杆的作用力为F，此时轨道对细杆的作用力和安培力的合力提供向心加速度，即
解得
即P处时对每条导轨的作用力大小均为0.75N，故D正确。
故选AD。
11．答案：(1)向右(2)BD(3)下；S
解析：(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明线圈B中磁通量增加，产生的感应电流使指针向右偏转，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，线圈B中的磁通量也增加，产生的感应电流方向相同，故电流计指针也将向右偏转；
(2)A.据前面分析有插入铁芯会使得通过线圈B中的磁通量变大，则使灵敏电流计的指针向右偏转，故A错误；
B.拔出A线圈，会使得通过线圈B中的磁通量变小，则会使得灵敏电流计指针向左偏转，故B正确；
C.变阻器的滑片向左滑动，则通过线圈A中的电流变大，从而会使得通过线圈B中的磁通量变大，从而灵敏电流计的指针仍会向右偏转，故C错误；
D.断开电键S瞬间，会使得通过线圈B中的磁通量变小，从而灵敏电流计的指针会向左偏转，故D正确。故选BD。
(3)依题意有，可知实验时通过螺线管的电流是从上端流入、下端流出，则根据右手螺旋定则可知此时通电螺线管产生的磁场方向向下，而此时恰好条形磁铁的S极朝下，结合楞次定律，说明引起感应电流的磁场方向向上且磁通量在增大，可知条形磁铁应向下运动；
依题意有，可知实验时通过螺线管的电流是从下端流入、上端流出，则根据右手螺旋定则可知通电螺线管产生的磁场方向向上，而条形磁铁又向上远离螺线管，结合楞次定律，说明引起感应电流的磁场方向向上且通过螺线管的磁通量在减小，则可知条形磁铁的下端为S极。
12．答案：(1)4.800
(2)控制变量；穿过螺线管的磁通量的变化量
(3)
解析：(1)螺旋测微器的读数为
(2)这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”。
小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内穿过螺线管的磁通量的变化量。
(3)根据
因不变，E与成正比，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以横坐标是。
13．答案：（1）adcba（2）（3）0.1C
解析：（1）根据右手定则，感应电流方向为adcba。
（2）转速：
线圈的角速度
图示位置的感应电动势最大，其大小为
代入数据得
感应电动势的瞬时值表达式：
（3）从起转过90°过程中，内流过R的电荷量：
，
联立得：
代入数据得
14．答案：(1)(2)
解析：(1)由安培力公式可知，解得
(2)弹体在导轨上运动的过程中，由动能定理可知
解得
15．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）粒子在第Ⅰ象限做匀速圆周运动，在第Ⅳ象限做类斜抛运动，运动轨迹如图所示。
在磁场中，由几何关系得
由牛顿第二定律，得
联立解得
在电场中，有
联立解得
（2）粒子在磁场中的运动周期
粒子在磁场中的运动时间
粒子从P点运动到Q点所用的时间
联立解得
（3）对粒子在电场中的运动过程，由动量定理，得
解得